壁不锈钢薄板激光高速焊接的工艺研究

采用薄壁不锈钢管液压成形生产的EGR波纹管,广泛应用于欧美发达国家汽车排气系统。为提高制造波纹管用薄壁不锈钢管的生产质量和效率,对0.25 mm厚的AISI304不锈钢薄板进行了高速激光焊接工艺试验。以波纹管用薄壁不锈钢管的焊接质量要求为目标,通过焊缝外观检查、微观组织分析和力学性能检测等手段,研究了离焦量、对接间隙、错边量、激光功率等工艺参数对薄壁不锈钢激光高速焊接的影响。结果表明,焊接速度为12 m/min的激光高速焊接可以实现0.25 mm厚不锈钢的对接焊,焊缝成形良好,无焊接缺陷。离焦量在±1 mm之间,对接间隙小于板厚的10%时,均可得到焊缝成形良好、热影响区窄的焊缝。对焊板材错边量越小,力学性能越好。对于0.25 mm的不锈钢板材,其错边量应控制在0~0.04 mm。对于错边稍大的工件,提高激光焊接功率可提高容错能力。     

关于底片评定的一些观点

坡口未熔合与条状夹渣多产生在相同部位，评定时定性是关键，定性为未熔合则标准规定不允许，定性为条状夹渣则可能评为Ⅱ级或Ⅲ级，就有可能合格。管道焊缝根部错边与未熔合的定性，经验不足的评片人员容易误将错边当成未熔合，使不该返修的焊缝错返，造成工期拖延、成本增加。探讨未熔合与条状夹渣、错边与未熔合的定性和评定，并根据客观条件综合分析缺陷对焊缝的影响程度，从而对焊缝质量做出客观、科学、合理的评价是本文的目的所在。     

带钢搭接焊错边原因分析及关键控制技术

错边是影响工作焊缝质量的一个非常重要的因素,带钢连续热镀锌焊接错边的控制是搭接焊中一个非常棘手的难题。针对某热镀锌生产线焊接过程中出现的错边缺陷,从窄搭接焊机的设备和工艺方面进行了系统研究,认为甩尾是造成错边缺陷的直接原因。通过对原料镰刀弯缺陷进行严格把关、对鞍座上原料卷对中精度的有效控制,以及对焊机对中装置的改造和张力辊压辊的调整,有效改善了焊接甩尾问题,避免了焊接错边缺陷,为镀锌机组的连续稳定运行提供了保障。     

基于焊缝缺陷的板带激光焊机焊缝质量在线检测系统

焊缝表面形貌检测主要是指通过传感器对焊缝的表面形貌进行分析，通过提取影响焊缝的余高、凹陷或错边等缺陷对焊缝质量进行判断。直接获取焊缝表面形貌、表面几何缺陷进行质量分析和在线检测具有直观性，非接触性等优点，在激光焊接焊缝表面检测上具有广泛的应用前景。本文分析了几种成熟的激光焊机焊缝表面质量检测方法，并根据焊缝质量缺陷类型，开发可应用于各种连续生产线的焊缝质量在线检测系统，实用效果良好。     

单面焊对接环焊缝中由错边引起的根部超声回波特征

海洋石油平台在建造过程中会使用大量杆弦拉筋和隔水套管等杆件。此种结构中所涉及的环焊缝往往要求进行100%的超声检测,以确定焊缝中有无缺陷。由于焊缝具有容许不圆度和容许错边较大的特点,焊缝根部的超声回波十分复杂。对单面焊卷管对接焊缝中由错边引起的根部超声回波类型进行了分析。     

装配条件对X80钢外根焊接头成分与性能的影响

摘要： X80钢管道铜衬垫外根焊全自动焊接过程中,装配条件的改变对铜衬垫熔化导致的Cu元素向焊缝扩散及接头的力学性能具有一定影响。系统地分析了不同对口间隙与错边量对X80钢管道铜衬垫外根焊全自动电弧焊接接头的Cu元素含量和力学性能的影响。通过能谱分析和化学成分分析对焊缝中的Cu元素含量进行表征,利用拉伸试验、常温冲击试验及背弯和侧弯试验测量不同装配条件下接头的力学性能。结果表明,对口间隙大于1.0 mm或错边量大于3.0 mm的装配条件下焊缝成形质量差;在保证获得良好焊缝成形的条件下,对口间隙和错边量的增大会导致根焊层底部Cu含量的增加,但不同条件下焊缝的Cu元素含量均低于0.5%(质量分数),铜衬垫的使用对焊缝Cu元素含量影响不大。接头的力学性能测试结果显示,不同装配条件下得到的接头抗拉强度和冲击韧性差异较小,且拉伸试样均断裂在母材位置,热影响区的冲击韧性优于焊缝,而对口间隙和错边量的增加会降低接头的弯曲性能。 创新点： 研究了不同装配条件对X80钢管道铜衬垫外根焊接头的Cu元素含量和力学性能的影响,发现对口间隙和错边量的增大会导致根焊层底部Cu元素含量的少量增加及接头弯曲性能的下降,而对接头的抗拉强度及冲击韧性无显著影响。     

低碳钢焊缝力学性能评价的磁记忆检测试验研究

为快速准确检测钢材焊缝质量的力学性能,研究了磁记忆检测技术在低碳钢焊缝质量检测的应用。采用不同的焊接电流对Q235B钢进行对接焊接,采用射线检测技术进行了焊缝质量检测。对不同焊接电流下的试件进行拉伸试验,对不同应力卸载后的焊件进行了磁记忆信号测量,研究了焊件磁记忆信号变化规律与其力学性能的关系。结果表明,不同焊接电流下焊件具有不同的力学性能和磁记忆信号特征。焊件的屈服强度和抗拉强度最大时,不同应力作用下磁性特征参量ΔB_(max)的平均值即磁特征值D最大,平均磁场梯度K_(avg)最小。采用磁特征值D和平均磁场梯度K_(avg),可以有效判定低碳钢焊缝的力学性能。     

2219铝合金TIG焊接头残余应力分布

利用钨极氩弧焊获得了2219铝合金焊接接头,分析了接头力学性能和微观组织。采用X射线衍射法对2219铝合金TIG焊接头进行表面残余应力测试,获得了焊接接头表面残余应力分布,并对2219铝合金焊接接头表面残余应力分布的规律进行了分析。结果表明,该工艺条件下接头力学性能稳定。接头纵截面上存在横向应力及纵向应力稳定区,最大横向拉应力和压应力分别为55 MPa和114 MPa,分别位于焊缝中部和起弧点;最大纵向拉应力为165 MPa,位于焊缝中部热影响区。接头横截面上,仅在焊缝及靠近焊缝区域存在纵向拉应力,远离焊缝的区域处于压应力状态。     

船用5083铝合金MIG焊工艺适应性及组织性能分析

为获得符合中国船级社要求的铝合金焊接接头,选用ER5356铝合金焊丝进行5083铝合金MIG焊对接试验。采用微观金相观察及力学性能测试等方法对6 mm厚焊接接头进行了焊接间隙和错边适应性研究,以获得5083铝合金MIG焊对母材间隙和错边的适应窗口区,同时对焊接接头力学性能和微观组织进行分析。结果表明,在板厚6 mm的情况下,铝合金MIG焊对对接间隙的容忍性较强,达到母材厚度的66.6%,对于错边量的容忍性可达母材厚度的50%;焊缝区组织均匀细小,主要由α-Al相和β-Al3Mg2相组成,热影响区组织相较焊缝区有一定的粗化;焊接接头的平均抗拉强度为263.5 MPa,达到母材的94.1%,并具有良好的抗弯曲性能,焊接接头熔合线处硬度值最低,为70 HV,满足船级社的标准要求。     

基于激光视觉的ERW焊管在线错边监测系统

设计了一种基于激光视觉的ERW管子在线错边监测系统,通过先进的结构光视觉传感器来获取ERW管子焊缝的图像,采用PC机进行图像处理和模式识别,获取焊缝的宽度和错边数据,并输出给操作者,以连续在线监测管子的错边情况,这为高质量ERW焊管的生产提供了一种有效的监控手段.     

螺旋缝焊管成型应力对焊缝力学性能的影响及控制措施

针对螺旋缝焊管焊缝力学性能下降的问题,应用金属焊接及材料力学理论,对焊接熔池形成焊道过程及成型应力进行分析。分析认为:由于焊缝中不可避免地存在少量有害元素,焊接熔池在液固相和固液相相变转变过程中会产生脆性温度区,残余应力传递到脆性温度区,分子间距拉大,形成结晶间隙,使焊缝的力学性能下降。通过选择有害元素含量少的焊接材料和减小成型应力,可改善焊缝的力学性能。     

焊缝对ZK60镁合金方管分流挤压成形的影响

分流挤压型材的焊缝质量是影响型材综合性能的关键因素。基于有限元法可以获取挤压过程中坯料温度、应力应变、焊合压力等生产现场难以测量的物理参数的优势,针对不同焊合位置对某规格ZK60镁合金方管分流挤压过程的影响规律进行了有限元仿真分析和实验研究。研究发现:焊缝位于边中间可有效降低载荷约8%,型材挤压更省力;焊缝位于直角处可分别提升9.7%的焊合压力和约6~15℃的焊合温度,有助于细化金属晶粒和提高ZK60镁合金方管的焊缝质量和型材整体的力学性能。实验研究和模拟结果吻合良好。     

Incoloy 800H/20g复合板材料焊接技术探讨

研究Incoloy 800H／20g复合板焊接工艺，以解决以镍基合金复合板材为主体的设备在焊接过程中易产生裂纹、气孔及成分偏析等问题。焊接实验选择H1Cr16Ni21作为过渡填充金属，采用惰性气体保护焊和手丁电弧焊2种形式焊接。实验结果表明，选择H1Cr16Ni21作为过渡填充金属，采用小电流、多道次焊接工艺，可得到质量良好的焊缝，焊缝宽度、焊缝余高、咬边及焊接错边均符合JB4730-94标准要求；力学性能优于20g耐热钢。焊缝成分与Incoloy800H接近。成功地解决了成分差异较大的2种材料焊接时易出现裂纹和气孔的问题。     

基于激光视觉的ERW焊管在线错边监测

设计了一种基于激光视觉的ERW管子在线错边监测系统，通过先进的结构光视觉传感器来获取ERW管子焊缝的图像，采用PC机进行图像处理和模式识别，获取焊缝的宽度和错边数据，并输出给操作者，以连续在线监测管子的错边情况，这为高质量ERW焊管的生产提供了一种有效的监控手段。     

焊缝碾压技术在航天发动机薄壁件上的研究与应用

对航天发动机用1 mm薄壁件(材料包括不锈钢1Cr18Ni9Ti、1Cr21Ni5Ti及高温合金GH3044)焊缝进行了焊后碾压技术处理,对比了焊缝碾压前后的焊缝平整度、残余应力、焊缝质量及力学性能的变化。试验结果表明:焊缝碾压技术可有效提高航天发动机用薄壁件焊缝区域的平整度,提高了焊接接头的强度,有效降低焊缝内部的焊接残余应力。     

S360螺旋缝焊管感应加热弯管研究

采用感应淬火+回火工艺,加工了准711mm×10.3mm S360螺旋缝感应加热弯管。根据螺旋缝弯管加工工艺和结构特点,提出了螺旋缝弯管破坏性试验取样方案。通过力学性能试验和设计验证试验,对螺旋缝弯管进行了全面的研究和评价。力学性能试验结果显示,与母管相比,弯管管体抗拉强度提高,焊接接头抗拉强度略有降低;弯管管体和焊缝的冲击韧性提高。设计验证试验结果显示,弯管达到验证试验计算压力,未发生破裂。外观检查发现,受弯制过程影响,准711mm×10.3mm螺旋缝弯管内弧处出现焊缝错边现象。     

超声冲击对球笼-法兰焊缝残余应力场的影响

为研究超声冲击处理对传动轴总成球笼-法兰焊缝表面残余应力的影响,采用超声冲击强化对球笼-法兰激光焊接焊缝进行了焊趾冲击和全覆盖冲击试验。分析了超声冲击前后裂纹产生原因,测试了焊趾冲击和全覆盖冲击前后残余应力值。残余应力测量结果表明,采用冲击工艺,可以在焊缝表面一定深度下产生压应力,最高测得-237MPa。全覆盖冲击后焊缝整体处于压应力状态下,焊缝中心残余压应力进一步增大;焊趾冲击后,焊缝中心应力值没有较大变化,焊趾处压应力值增大。经超声冲击后,组织发生塑性变形形成了高位错密度的包状结构,这个高位错密度的表面层能够有效阻碍表面应变层底部的晶体在交变应力作用下向表层滑移,抑制表面裂纹产生。     

管道腐蚀评估技术与其检测方法对比

通过对国外管道腐蚀开裂的调研,针对管道应力腐蚀与氢致开裂问题,分析了二者的腐蚀评估模型及其敏感性,针对现有标准和评估方法中对焊缝缺陷评价的适用性尚不明确的问题,通过案例分析提出了制定符合国内应力腐蚀开裂评价标准的急迫性。通过对管道进行相控阵与射线检测的对比,发现腐蚀缺陷评估目前主要针对体积型缺陷,对环焊缝评估还需进行深入研究。分析表明,相控阵与射线检测不可互相替代且各有优缺点,对内部腐蚀、夹杂、裂纹等的检测应联合两种方法。     

焊后热处理对900MPa级含铜钢焊缝组织与性能的影响

工程机械用1000MPa级高强钢焊后需进行去应力退火处理,而可进行焊后热处理的焊缝金属是保证接头性能的关键.利用透射电镜、场发射高分辨透镜和扫描电镜及EDS等手段对铜含量(质量分数)为0.41％、0.89％和1.14％的焊缝金属进行了显微组织及力学性能分析.研究结果表明,三种焊缝热处理前后均为板条马氏体和板条贝氏体组织,其中含铜0.89％和1.14％的焊缝热处理后在板条上弥散析出大量的ε-Cu相.焊态下,焊缝的强韧性匹配较好;去应力退火后,焊缝的屈服强度升高,而冲击韧性大幅降低.铜对焊缝热处理前后的力学性能影响较大,可使焊缝产生时效脆化.     

杠杆式钢桶焊缝滚压机的研制

针对钢桶包装行业的钢桶桶身电阻焊搭接焊缝的缺陷,即焊缝处厚度超差、表面不平、应力不均等问题,采用杠杆原理,设计一种稳定双滚轮的传动方式,可对钢桶桶身焊缝进行滚压。滚压后的焊缝厚度不超差、表面平整、残余应力得到消除。从而提高了钢桶焊缝强度,保障了钢桶后续工序的卷边质量。